基于MARS模拟器的MIPS汇编实现计数排序与数据均值求解

实现方法说明 #

计数排序完整流程 #

1. 遍历数组找到最大值，以此确定计数数组的长度（最大值+1）
2. 初始化计数数组，所有元素设为0
3. 再次遍历原数组，统计每个元素出现的次数，更新计数数组
4. 根据计数数组的统计结果，将元素按顺序写回原数组，完成排序

平均值计算流程 #

1. 遍历数组累加所有元素的总和
2. 用总和除以数组元素个数（这里采用整数除法，若需浮点结果可扩展指令）
3. 输出总和与平均值，便于在MARS模拟器中验证结果

补充后可运行的完整MIPS代码 #

.data
    array: .word 2, 10, 6, 8, 4, 5, 1, 4, 10, 9
    n: .word 10
    max: .word 0
    count: .space 44  # 预留(max + 1)*4字节空间
    sum_msg: .asciiz "数组总和："
    avg_msg: .asciiz "\n数组平均值："

.text
.globl main
main:
    # 步骤1：查找数组中的最大元素
    lw $t0, array($zero)
    sw $t0, max($zero)

    li $t1, 1          # 遍历索引i初始化为1
    lw $t2, n($zero)
loop1:
    bge $t1, $t2, init_count  # i >= n时退出循环
    sll $t3, $t1, 2    # 计算数组偏移量：i*4
    lw $t4, array($t3) # 获取array[i]
    lw $t5, max($zero)
    ble $t4, $t5, continue_loop1
    sw $t4, max($zero) # 更新最大值
continue_loop1:
    addiu $t1, $t1, 1
    j loop1

    # 步骤2：初始化计数数组为0
init_count:
    li $t1, 0          # 计数数组索引i初始化为0
    li $t4, 0
    lw $t2, max($zero)
    addiu $t2, $t2, 1  # 计数数组长度为max+1
count_loop_init:
    beq $t1, $t2, count_elements # 遍历完计数数组后退出
    sll $t3, $t1, 2    # 计算计数数组偏移量：i*4
    sw $t4, count($t3)
    addiu $t1, $t1, 1
    j count_loop_init

    # 步骤3：统计每个元素出现的次数（原代码缺失的核心步骤）
count_elements:
    li $t1, 0          # 原数组索引i初始化为0
    lw $t2, n($zero)
count_loop:
    bge $t1, $t2, sort_array # i >= n时退出
    sll $t3, $t1, 2
    lw $t4, array($t3) # 获取array[i]
    sll $t5, $t4, 2    # 计算计数数组对应偏移量：元素值*4
    lw $t6, count($t5)
    addiu $t6, $t6, 1  # 计数+1
    sw $t6, count($t5)
    addiu $t1, $t1, 1
    j count_loop

    # 步骤4：根据计数数组完成排序
sort_array:
    li $t1, 0          # 计数数组索引i初始化为0
    li $t4, 0          # 原数组写入索引j初始化为0
    lw $t2, max($zero)
    addiu $t2, $t2, 1
sort_loop:
    beq $t1, $t2, calculate_sum # 遍历完计数数组后退出
    sll $t3, $t1, 2
    lw $t5, count($t3) # 获取当前元素的计数
    beqz $t5, continue_sort # 计数为0则跳过当前元素
    sw $t1, array($t4) # 将元素写入原数组
    addiu $t4, $t4, 4  # 原数组写入索引+4
    addiu $t5, $t5, -1 # 计数-1
    sw $t5, count($t3) # 更新计数数组
    j sort_loop        # 继续写入当前元素直到计数为0
continue_sort:
    addiu $t1, $t1, 1
    j sort_loop

    # 步骤5：计算数组总和与平均值
calculate_sum:
    li $t1, 0          # 遍历索引i初始化为0
    li $t6, 0          # 总和sum初始化为0
    lw $t2, n($zero)
sum_loop:
    bge $t1, $t2, calculate_avg
    sll $t3, $t1, 2
    lw $t4, array($t3)
    add $t6, $t6, $t4  # sum += array[i]
    addiu $t1, $t1, 1
    j sum_loop

calculate_avg:
    lw $t2, n($zero)
    div $t6, $t2       # 执行sum / n，结果存入lo寄存器
    mflo $t7           # 取出整数平均值

    # 输出总和
    li $v0, 4
    la $a0, sum_msg
    syscall
    li $v0, 1
    move $a0, $t6
    syscall

    # 输出平均值
    li $v0, 4
    la $a0, avg_msg
    syscall
    li $v0, 1
    move $a0, $t7
    syscall

    # 程序结束
exit:
    li $v0, 10
    syscall

关键修正与说明 #

1. 补全计数排序核心逻辑：新增count_elements循环统计元素出现次数，这是原代码缺失的关键步骤，没有这一步计数数组无法指导排序。
2. 修正排序逻辑：原sort_loop逻辑错误，改为遍历计数数组的索引（即元素值），根据计数次数将元素依次写回原数组，保证排序正确性。
3. 实现平均值计算：
   • 通过calculate_sum循环累加数组所有元素得到总和
   • 使用MIPS的div指令完成整数除法，mflo取出商作为平均值
   • 增加提示字符串与系统调用，直接在MARS模拟器控制台输出结果

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Amirhosein Moayed